DE19515537A1 - Kopfteil einer Gasturbinen-Ringbrennkammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kopfteil einer Gasturbinen-Ringbrennkammer, in dessen Stirnwand Brennermanschetten, die jeweils einen Brenner aufnehmen, ringförmig angeordnet und jeweils mittels eines Halteteiles, das zusammen mit einem in die Durchtrittsöffnung für die Brennermanschette eingesetzten und die Stirnwand- Rückseite zur Brennkammer hin abdeckenden Hitzeschild an der Stirnwand befe­ stigt ist, radial verschiebbar positioniert sind.

Zum bekannten Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 31 13 382 C2 verwiesen. Bei der aus dieser Schrift bekannten Ringbrennkammer besitzt das Hitzeschild einen sog. Ansatzring von U-förmigem Querschnitt, der in der Durch­ trittsöffnung für die Brennermanschette gehalten ist. Um jedoch diesen Ansatzring des Hitzeschildes überhaupt montieren zu können, ist es erforderlich, diesen zweiteilig auszubilden und nach erfolgter Montage von den beiden Seiten der Stirnwand her die beiden Teile miteinander zu verschweißen. Alternativ wird in die­ ser Schrift eine Bördelverbindung vorgeschlagen. Beide Verfahrensschritte, d. h. sowohl das Schweißen als auch das Bördeln sind jedoch relativ aufwendig.

Ferner sind Gasturbinen-Ringbrennkammern bekannt, bei denen die Brennerman­ schette mit einem umlaufenden Steg unter Zwischenlage von genau anzupassen­ den Distanzscheiben zwischen einer zurückgesetzten Anlagefläche der Stirnwand sowie dem an der Stirnwand angeschraubten Hitzeschild quasi eingespannt ist, derart, daß weiterhin eine geringfügige radiale Verschiebbarkeit der Brennerman­ schette begeben ist. Diese Anordnung ist insofern aufwendig, als die Distanz­ scheiben ein definiertes axiales Spiel gewährleisten müssen, um die radiale Ver­ schiebbarkeit zu ermöglichen. Daher ist auch hier die Montage relativ aufwendig.

Ein demgegenüber insbesondere hinsichtlich der Montage vereinfachtes und den­ noch funktional zuverlässiges Kopfteil einer Gasturbinen-Ringbrennkammer aufzu­ zeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß das ringförmig ausgebildete Halte­ teil zumindest segmentweise Flanken aufweist, zwischen denen die Brennerman­ schette mit daran angeordneten Laschen gehalten ist, und daß das Halteteil auf einen auf der Stirnwand-Vorderseite liegenden Ringansatz des Hitzeschildes auf­ gesetzt und zusammen mit dem Hitzeschild an der Stirnwand verschraubt ist. Vor­ teilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispie­ les.

Dabei zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt durch das Kopfteil einer Ringbrennkammer im Bereich einer einzelnen Brennermanschette,

Fig. 2 die Ansicht F aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil des Schnittes A-A aus Fig. 2 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 nochmals die Ansicht F, wobei lediglich das Halteteil dargestellt ist,

Fig. 5 nochmals den Teil-Schnitt A-A, wobei abermals lediglich das Halteteil dar­ gestellt ist, sowie

Fig. 6 die Ansicht F, wobei lediglich die Brennermanschette dargestellt ist.

Mit der Bezugsziffer 1 ist die Außenwand und mit der Bezugsziffer 2 die Stirnwand einer an sich üblichen Ringbrennkammer einer Gasturbine bezeichnet. In Fig. 1 dargestellt ist lediglich das Kopfteil dieser Gasturbinen-Ringbrennkammer, dabei findet die Verbrennung im der eigentlichen Brennkammer 3, die gemäß Fig. 1 linksseitig von der Stirnwand 2 begrenzt wird, statt.

In die Brennkammer 3 eingeführt wird Kraftstoff und Luft über mehrere ringförmig angeordnete, hier nicht gezeigte Brenner, die jeweils von einer Brennermanschette gehalten werden. Eine derartige Brennermanschette 4 ist in Fig. 1 dargestellt. Diese Brennermanschette 4 ist in eine Durchtrittsöffnung 5 in der Stirnwand 2 ein­ gesetzt und soll dabei radial verschiebbar gehalten sein. Diese radial verschieb­ bare Positionierung der Brennermanschette 4 erfolgt unter Zuhilfenahme eines Halteteiles 6, das zusammen mit einem ebenfalls in die Durchtrittsöffnung einge­ setzten üblichen Hitzeschild 7 an der Stirnwand 2 verschraubt ist.

Das Hitzeschild 7, das wie üblich die der eigentlichen Brennkammer 3 zugewandte Stirnwand-Rückseite 2a zur Brennkammer 3 hin abdeckt, weist einen Ringansatz 7a auf, der paßgenau in der Durchtrittsöffnung 5 geführt ist. Dabei kommt ein Ab­ schnitt des Ringansatzes 7a auf der Vorderseite 2b der Stirnwand 2 zum Liegen, so daß auf diesem Abschnitt des Ringansatzes 7a das ringförmig ausgebildete Halteteil 6 aufgesteckt bzw. aufgesetzt werden kann.

Die Ringförmigkeit des Halteteiles 6 ergibt sich insbesondere aus den Fig. 2 und 4. Wie die Schnittdarstellungen in den Fig. 3 und 5 zeigen, besitzt dieses Halteteil 6 Flanken 8a, 8b, zwischen denen die Brennermanschette 4 mit ihren daran ange­ ordneten Laschen 9a gehalten ist. Die Ausbildung der Laschen 9a wird dabei am besten aus Fig. 6 ersichtlich. Wie dargestellt ragen die beiden Laschen 9a, die sich jeweils nur über ein Segment bzw. einen Sektor der ringförmigen Brennerman­ schette 4 erstrecken, von einem umlaufenden Steg 9b dieser Brennermanschette 4 ab.

Ebenfalls nur über einen Sektor bzw. ein Segment des ringförmigen Halteteiles 6 erstrecken sich die beiden in der gleichen Ebene liegenden Flanken 8a des Halte­ teiles 6, während die zweite Flanke 8b ebenfalls umlaufend ausgebildet ist, wie aus Fig. 4 und aus Fig. 1 hervorgeht. Vorgesehen sind ferner im Bereich der beiden Flanken 8a jeweils Nasen 8c, deren Funktion noch erläutert wird.

Aufgrund der segmentweisen Ausbildung bzw. Anordnung der Flanken 8a sowie der Laschen 9a ist es möglich, die Brennermanschette 4 bajonettverschlußartig in das Halteteil 6 einzusetzen, wobei an der umlaufenden Flanke 8b des Halteteiles nicht nur die Laschen 9a, sondern auch der umlaufende Steg 9b der Brennerman­ schette 4 zum Anliegen kommen. Nach einer Relativverdrehung der beiden Bau­ teile zueinander sind dann letztendlich die Laschen 9a zwischen den beiden Flan­ ken 8a und 8b gehalten, wobei eine radiale Verschiebbarkeit der Brennerman­ schette 4 gegenüber dem Halteteil 6 gewährleistet ist. Um ein Zurückdrehen der Brennermanschette 4 aus dem Bajonettverschluß heraus zu verhindern, werden nach Montage der Brennermanschette 4 die beiden Nasen 8c aufgebogen, so daß bei einer evtl. Drehbewegung die Laschen 9a an den Nasen 8c zum Anliegen kommen.

Schließlich kann das Halteteil 6 an der Stirnwand 2 verschraubt werden und zwar zusammen mit dem Hitzeschild 7, das hierzu mit mehreren Stehbolzen 13 verse­ hen ist. An den Flanken 8a des Halteteiles 6 sind Ösen 11 vorgesehen. Diese Ösen 11 sind dabei derart angeordnet, daß das Halteteil 6 an der Vorderseite 2b der Stirnwand 2 auf die durch Schraubenlöcher 12 in der Stirnwand 2 hindurchge­ steckte Stehbolzen 13 aufgesetzt werden kann. Die Montage erfolgt dabei derart, daß zunächst das Hitzeschild 7 von der Stirnwand-Rückseite 2a her eingesetzt wird, daß anschließend von der Stirnwand-Vorderseite 2b aus die vormontierte Brennermanschette 4 mit dem Halteteil 6 aufgesetzt wird, und daß anschließend die Muttern 14 auf die Stehbolzen 13 aufgeschraubt werden, wodurch die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Verschraubung gebildet wird. Auf einfachste Weise ist somit die Brennermanschette befestigt und dabei radial verschiebbar positio­ niert.

Die beschriebene Anordnung zeichnet sich aber nicht nur durch eine geringe Bau­ teilanzahl bei äußerst einfacher Montage aus, sondern hat darüber hinaus weitere funktionale Vorteile: Wie Fig. 2 zeigt, sind in der Stirnwand 2 wie üblich eine Viel­ zahl von Kühlluftlöchern 15 vorgesehen. Über diese Kühlluftlöcher 15 wird den thermisch hoch beanspruchten Bauteilen in der Brennkammer 3 Kühlluft zugeführt. Insbesondere wird hierdurch die der Stirnwand 2 zugewandte Rückseite des Hitze­ schildes 7 gekühlt. Wie ersichtlich können dabei mit Ausnahme der Bereiche direkt hinter dem umlaufenden Steg 9b sowie der Bereiche der Flanken 8a eine Vielzahl von Kühlluftlöchern 15 in der Stirnwand 2 vorgesehen werden, so daß eine opti­ male Kühlluftführung ermöglicht wird. Ferner wird eine optimale Kühlung des Hitze­ schildes 7 auch dadurch ermöglicht, daß zwischen der Stirnwand 2 sowie der Rückseite des Hitzeschildes 7 keine Teile vorhanden sind, die eine Kühlluftbeauf­ schlagung des Hitzeschildes 7 behindern.

Ein Vorteil der beschriebenen Anordnung ist auch, daß die einzelnen Bauelemente relativ einfach gestaltet sein können. Dennoch ist höchste Funktionalität gewähr­ leistet. Insbesondere wird mit der gezeigten Anordnung die Dichtmanschette in axialer Richtung ausreichend fest gegen das Halteteil 6 gepreßt, welches seiner­ seits ausreichend dichtend auf dem Ringansatz 7a des Hitzeschildes 7 sitzt. Da letzteres paßgenau in der Durchtrittsöffnung 5 in der Stirnwand 2 geführt ist, ist mit der gezeigten Anordnung das Volumen der Brennkammer 3 in ausreichender Weise gegenüber dem in Fig. 1 linksseitig der Vorderseite 2b der Stirnwand 2 be­ findlichen Dump-Diffusor abgedichtet. Darauf hingewiesen werden soll weiterhin, daß selbstverständlich eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein können, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (5)

1. Kopfteil einer Gasturbinen-Ringbrennkammer, in dessen Stirnwand (2) Brennermanschetten (4), die jeweils einen Brenner aufnehmen, ringförmig angeordnet und jeweils mittels eines Halteteiles (6), das zusammen mit einem in die Durchtrittsöffnung (5) für die Brennermanschette (4) eingesetz­ ten und die Stirnwand-Rückseite (2a) zur Brennkammer (3) hin abdecken­ den Hitzeschild (7) an der Stirnwand (2) befestigt ist, radial verschiebbar positioniert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmig ausgebildete Halteteil (6) zu­ mindest segmentweise Flanken (8a, 8b) aufweist, zwischen denen die Brennermanschetten (4) mit daran angeordneten Laschen (9a, umlaufender Steg 9b) gehalten ist, und daß das Halteteil (6) auf einen auf der Stirnwand- Vorderseite (2b) liegenden Ringansatz (7a) des Hitzeschildes (7) aufgesetzt und zusammen mit dem Hitzeschild (7) an der Stirnwand (2) verschraubt ist.

2. Kopfteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (6) im Bereich der Flanken (8a) Nasen (8c) aufweist, die nach Verbiegen die Brennermanschette (4) gegen Verdrehen sichern.

3. Kopfteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Stirnwand (2) zugewandte Flanke (8b) des Halteteiles (6) umlaufend ist und die den Laschen (9a) der Bren­ nermanschette (4) zugeordneten Flanken (8a) im Bereich der Verschrau­ bungen (10) vorgesehen sind.

4. Kopfteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschraubung (10) durch am Hitzeschild (7) vorgesehene Stehbolzen (13) gebildet ist.

5. Kopfteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Ringansatz (7a) des Hitzeschildes (7) paßgenau in der Durchtrittsöffnung (5) der Stirnwand (2) geführt ist.